电动机定子的制作方法

专利名称：电动机定子的制作方法
电动机定子
引言
电感应电动机包括定子和转子来将电能转换成导致转子转动的磁 相互作用。在定子线圏中可以发现生成该磁相互作用的一个方面。每 个定子线圏均包括导线的绕组。在通过定子线圏施加电势时就会生成 电磁场。除电磁场之外，由于导线的电阻也会生成热。此种热越高效 地耗散，电动机就能更高效地运行。


此处出现的附图提供了对本发明的非限制性示例性实施例的图 示。这些附图未必是按比例绘制的。
图1显示了用于依照本公开的电动机定子的框架的一个实施例。
图2显示了用于依照本公开的电动机定子的一个实施例。 图3显示了具有依照本公开的外壳的电动机定子的一个实施例。 图4显示了依照本公开的电动机的一个实施例。 图5显示了用于包覆成型依照本公开的定子的成型工具的一个实 施例。
图6显示了依照本公开的绕组心轴的一个实施例。
图7显示了依照本公开的串连缠绕的绕组的一个实施例。
图8显示了用于依照本公开的电动机定子的框架的一个实施例。
具体实施例方式
本公开的实施例包括用于改进电动机操作和制造方法的电动机、 电动机的部件(例如，定子)和与之相关的方法。对于本领域的技术 人员而言，显而易见，该公开的各个实施例的下列说明仅仅提供用于
如此处所述，除其它外，电动机包括外壳、转子和邻近转子布置 并且固定在外壳内的定子。在本公开描述的实施例中，定子可以完全 封装在热固材料内。在一些实施例中，形成定子和电源之间电连接的 连接器接线端可以从完全封装的定子延伸。当在此使用时，热固材料 包括那些聚合材料，这些聚合材料一旦通过受热和压力形成从而形成 交联聚合物基体就不能通过进一步应用热和压力进行重新处理。
如在此论述的那样，定子通过使用用于定子绕组的框架构成。框 架包括具有转子接触面、第一绕组导向件和第二绕组导向件的毂，第 一和第二绕组导向件与转子接触面相对并且相对于彼此径向交错预定 的角度。间隔构件连接到所述毂上并由此径向延伸。轮缘连接到间隔 构件上并且相对于毂环形地放置。立柱置于轮缘上，其中立柱、第一 绕组导向件和第二绕组导向件接收导线的定子绕组以形成电动机的线 圏。然后定子可以封装在热固材料中。如将要在此讨论的那样，热固 材料可以向定子提供机械稳定性和高热传导性能。
本公开的实施例包括各种电动机配置中的定子。例如，适当的电
动机配置可以包括以交流电(AC)(即，感应或同步AC电动才几，交 换》兹阻电动;f几)和/或直流(DC)(例如，通用电动才几或DC电动才几) 操作的电动机。可以理解，AC电动机可以设计为单相、分相或多相 例如三相电动机。另外，虽然本公开用于电动机，但是对于本领域的 技术人员而言，很显然可以将本公开用于其它形式的旋转式电动机械， 例如发电机或电动机/发电机。
另外，定子的实施例可以用在轴向磁通型电动机。该电动机与其 它电动机的不同之处在于》兹通的路径不同。例如，在大多数交流电动 机中，磁通径向流过转子和定子之间的空隙。然而在轴向磁通型电动 机中，磁通与电动机的轴平行地流动。用于轴向磁通型电动机的转子 通常被称为扁平转子，可以制作得更薄并且更轻，因此这些电动机通 常用于需要快速改变速度的应用中。
在本公开的各个实施例中，定子包括安装在框架上的线圏，且框 架保持线圏处于适当的关系中。在一个实施例中，可以通过使用框架
使线圏互锁。如将在此讨论的那样，用于形成线圏的定子绕组的框架 可以由单个热塑性模型件构成，该模型件提供了线圏安装和锁定特征、 导线导向装置、传感器板安装、线圏绝缘和定子连接器接线端集成。 在一个实施例中，框架可以有助于保证适当的线圏与线圏的关系，有 助于包含导线导向装置，用于安装电动机相位对相位传感器和热阻设 备安装板的特征、以及线圏对线圏绝缘体。在各个实施例中，框架和 形成定子的线圏然后封装在热固材料中，这样仅仅连接器接线端从热 固材料延伸出来。
在此的附图遵从编号惯例，其中第一个数字对应于附图编号并且 剩余数字标识附图中的元件。不同图中相似的元件可以通过使用相似
的数字标识。例如，102可以标记图1中的元件"02",并且相似的元 件"02"可以在图2中标记为"202"。可以理解，在此各个实施例中显示 的元件可以添加、交换和/或消除从而提供大量的附加实施例。
在此描述各个实施例时，可以使用下面的定向术语"环形"、"轴 向"、"圆周"、"径向"、"纵向"和"横向"以及其它类似的定向术语。当 在此使用时，这些定向术语和其它定向术语指的是电动机相对于电动 机转子的中心旋转轴的那些方向。因此，在用于描述在此所述的实施 例时，这些术语应该相对于电动机的转子的中心旋转轴进行解释。
图1显示了用于依照本公开的实施例的定子绕组的框架100的一 个实施例。如图所示，框架包括毂102。在各个实施例中，毂102均 具有界定转子接触面104的径向内表面。在一个实施例中，转子接触 面104提供了容纳至少部分转子的体积。
毂102还包括界定第一绕组导向件106和第二绕组导向件108的 壁。如图所示，第一和第二绕组导向件106、 108与毂102上的转子接 触面104相对。第一和第二绕组导向件106、 108还相对彼此径向交错 预定的角度IIO。在一个实施例中，预定角度110可以基于毂102上 绕组导向件106、 108的数目确定。可以理解，绕组导向件106、 108 的数目越大，预定角度就越小，而绕组导向件106、 108的数目越小， 预定角度就会越大。例如，如图l所示，该图中具有九(9)个第一绕
组导向件106和九(9)个第二绕组导向件108。在一个实施例中，绕 组导向件106、 108均具有大约相等的尺寸并且在其径向交错的位置相 等地间隔，于是形成二十度(20°)的预定角度。
绕组导向件106和108通常提供壁，这些壁具有的形状可以接收 框架100中设置的线圏绕组并且有助于保持其相对位置。例如，如图 所示，第一和第二绕组导向件106、 108包括界定了曲面112的壁，且 曲面112具有第一端114和第二端116。曲面112可以相对于毂102 的中心轴118凹入，这样与更加远离中心轴118的第一和第二绕组导 向件106、 108的第一端114和第二端116相比，曲面112的底部120 更加接近中心轴118。可以理解，除曲线之外的其它形状也是可能的。 这些形状可以包括界定了平面表面、凹表面、凸表面和槽形表面的壁。
在一个实施例中，相邻第一绕组导向件106的第一和第二端114、 116置于第二绕组导向件108的第一和第二端114、 116之间以界定预 定角度IIO。如图所示，径向表面122可以位于相邻对的第一绕组导 向件106和第二绕组导向件108的第一和第二端114、 116之间。
在各个实施例中，框架IOO还包括凸耳124。如图所示，凸耳124 从第一绕组导向件106的表面112延伸到相邻第二绕组导向件108的 第一和第二端114、 116。凸耳124还从第二绕组导向件108的表面112 延伸到相邻第一绕组导向件106的第一和第二端114、 116。在一个实 施例中，凸耳124可以接收框架100中设置的线圏绕组并且有助于保 持其相对位置。
毂102还可包括定位翼片126以接收框架100中设置的线圏绕组 并且有助于保持其相对位置。如图所示，定位翼片126提供了由第一 和第二绕组导向件106、 108的表面112伸出的搁板状凸起。
框架100还可以包括连接到毂102上并由其径向延伸的间隔构件 132。如图所示，间隔构件132可以从与相邻第一绕组导向件104和相 邻第二绕组导向件106的第一端114和第二端116邻近的位置径向延 伸。间隔构件132可以具有矩形横截面形状，如图所示。其它横截面 形状也是可能的，这些形状包括但是并不限于三角形、圆形、椭圆形、正方形和多边形。另外，间隔构件132可以具有均匀或非均匀的横截 面尺寸。
在一个实施例中，间隔构件132在毂102和轮缘134之间延伸并 且将毂102连接到轮缘134上。如图所示，轮缘134相对于毂102环 形地放置。轮缘134可以包括支撑凸耳136以接收框架100中设置的 线圏绕组并且有助于保持其相对位置。如图所示，支撑凸耳136包括 两个或多个径向远离中心轴118延伸的部分138。部分138可以均包 括平面表面140和界定了环绕毂102的导线导槽142的表面。如图所 示，当支撑凸耳136围绕中心轴118径向延伸时，部分138交替呈现 导线导槽142和平面表面140。
在一个实施例中，导线导槽142可以接收连接定子线圏的导线段， 如将在此讨论的那样。如图所示，部分138围绕支撑凸耳136交错呈 现导线导槽142。 一旦导线的段置于导线导槽142中，这种配置就可 以减少它们的任何潜在运动。在一个实施例中，在相邻部分138之间 设置间隙144以允许导线段缠绕到导线导槽142中。
在一个实施例中，导线导槽142可以包括一个或多个槽146。如 已论述的那样，每个槽均可以接收连接定子线圏的导线段。可以理解， 槽146的数目取决于其中使用定子的电动机的相位配置。例如，在图 l所示的实施例中有三个槽146，其中每个槽均可以接收导线段，这些 导线段在操作上连接三相电动机中公共相位的线圏。在可选实施例中， 可以为导槽142设置单个槽146以用在单相电动机中。
轮缘134还包括置于轮缘134上的立柱150。如图所示，立柱150 放置得邻近支撑凸耳136的平面表面138和导槽142的表面并且垂直 地远离它们延伸。立柱150置于两个间隔构件132之间支撑凸耳136 的内表面152上，在此处相邻的部分138径向远离立柱150延伸。在 一个实施例中，立柱150和支撑凸耳136可以接收框架100中设置的 线圏绕组并且有助于保持其相对位置。
立柱150可以具有多种不同的形状。例如，如图l所示，立柱150 可以设计成具有孔154的细长管。在一个实施例中，孔154是圆形的。
孔也可能具有其它形状(例如，椭圆形、三角形)。可以理解，管可 以具有多个横截面形状，例如在此提供的那些形状。
框架100的实施例可以使用多种技术并且由多种不同的材料构 成。例如，作为例子而不是限制，框架100可以由热塑性和热固性聚 合物构成。这些聚合物实例包括聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯；聚 酯，例如涤纶、聚对苯二曱酸乙二醇酯和聚对苯二曱酸丁二酯；卤乙 烯聚合物，例如聚氯乙烯(PVC);聚醋酸乙烯，例如乙烯-醋酸乙 烯(EVA)、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、热塑性聚氨酯(pellethane); 聚酰胺，例如尼龙4、尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙ll、尼龙12 和聚已内酰胺；聚芳酰胺(例如KEVLAR);嵌段的聚(碳酸酯-尿 烷)；人造丝；含氟聚合物，例如聚四氟乙烯(PTFE或TFE)或膨 胀聚四氟乙烯(ePTFE)、乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)、氟化的乙 烯-丙烯(FEP)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚氟乙烯(PVF)或 聚偏二氟乙烯(PVDF)。除了其它已知的热固树脂之外，热固材料 的实例包括在此论述的那些热固物。
在一个实施例中，框架100可以通过注射成型工艺构成。例如， 单个模具可以配置成提供框架100的形状，如同在此讨论的那样。热 塑材料或热固材料可以注射到模具中以形成框架100。在可选实施例 中，框架100可以在铸造工艺或沖压中形成。在可选实施例中，框架 100的段可以单独地构成然后连接在一起以形成框架100。例如，毂 102、间隔构件132和/或轮缘134中的一个或多个可以单独地形成。 然后各个段连接在一起以形成框架100。用于连接各个段的适当技术 的实例包括使用化学粘合剂和/或热能以将各个段焊接在一起。
图2显示了定子260的实施例，定子260包括框架200和由绝缘 导线的绕组构成的线圏262。可以理解，形成线圏262的绕组来自于 一或多股绝缘导线圏。在一个实施例中，线圏262可以放置成围绕至 少一部分相邻的立柱250并且紧邻凸耳224、翼片226和第一绕组导 向件206或第二绕组导向件208之一。
另外，两个或多个线圏262可以在单相或多项配置中串联电连接。
例如，在本实施例中显示了位于框架200上的第一串连264、第二串 连266和第三串连268的线圏262，它们形成定子260的三相配置。 如图所示，每个串连264、 266、 268中的相邻线圏262均置于框架200 的相对侧上。例如，第一串连264的第一线圏270可以邻近第一绕组 导向件206放置。笫一串连264的第二线圏272然后与第一线圏272 间隔开，其中第二线圏272邻近第二绕组导向件208放置。第一串连 264中的第三线圏274同样与第二线圏272间隔开，其中第三线圏274 邻近第一绕组导向件206放置。然后可以在第一、第二和第三串连264、 266、 268中对于线圏262重复这种总的才莫式。
在各个实施例中，定子260的线圏262相对于彼此i丈置从而允许 对空间的高效使用。例如，第二和第三串连266、 268的相邻线圏262 的绕组可以;改置成至少部分地位于由线圏262的第一串连264的绕组 限定的体积内。然后可以在第一、第二和第三串连264、 266、 268中 对绕组的其它组合重复这种模式自身。在一个实施例中，这允许空间 的更高效使用，因为线圏262的绕组可以更紧密地填充到定子260内。
如图所示，线圏262的绕组可以沿着两个或多个公共的径向平面 延伸。例如，线圏262可以具有在第一公共径向平面278或第二公共 径向平面280中共享的绕组第一部分276。线圏262还具有在共享不 同于第一或第二公共径向平面278、 280的第三公共径向平面282的第 二部分278。在一个实施例中，线圏262的第一部分276可以邻近轮 缘234、凸耳242和第一和第二绕组导向件206、 208设置。如图所示， 邻近第一绕组导向件206的线圏262共享第一公共径向平面278，而 邻近第二绕组导向件208的线圏262共享第二公共径向平面278。
线圏262的绕组还界定了一系列角落(corner)。例如，形成线 圏262的绕组包括使绕组围绕相邻立柱250的第一角落280和第二角 落282。绕组还包括使绕组围绕第一绕组导向件206或第二绕组导向 件208之一的第三角落284。另外，绕组还包括允许绕组在第一或第 二/>共径向平面278、 280和第三7〉共径向平面282之间过渡的弯部 286。在一个实施例中，弯部286可以通过使用压床加工形成到线圏 262上，如在此讨论的那样。
定子260的线圏262还包括初始引线段286和至少部分地容纳在 轮缘234中的终止引线段288。在一个实施例中，每个第一、第二和 第三串连264、 266、 268的线圏262的初始引线段286和终止引线段 288串连连接。串连线圏的每个初始引线段286和终止引线段288因 此能连接到连接器接线端290上来在单相配置和多项配置之一中操作 定子。
如图所示，定子260包括十八个(18)在框架200上环形地布置 的线圏262。在一个实施例中，第一、第二和第三串连264、 266、 268 中的每一个均包括六(6)个线圏262，这些线圏262串联连接并且如 图所示布置以为多相操作作好准备。可以理解，定子260能够以其它 组合和数目的线圏262形成。因此，图2中所示的实施例并非意在限 制本公开而是显示可以由线圏262形成的许多定子中的一种。例如， 在一些实施例中，定子260包括十二个(12 )在框架200上环形地布 置的线圏262。
线圏262还可以包括置于相邻线圏和框架200的表面之间的绝缘 体。例如，绝缘体可以包括一层布置在线圏262的绕组上的绝缘材料。 适当绝缘材料的实例可以包括但是并不限于Kapton⑧带、NOMEX、 MYLAR 、 TufQUIN等。
可以理解，线圏262可以由导线的绕组构成，这些导线具有美国 线规(AWG)的一或多个预定尺寸、磁特性、柔韧性和圏数。另夕卜， 导线可以由已知的多种不同导电金属(例如，铜)和/或金属合金构成。 形成绕组的导线也可以相对于彼此电绝缘(例如，每条导线均具有电 绝缘护套)。
图3显示了用于如在此所述的电动机的定子360的实施例。如图 所示，定子360包括外壳392，外壳392封装毂、轮缘、立柱350和 形成线圏的导线绕组。外壳392还界定了与毂的转子接触面相邻的环 形表面394。在一个实施例中，如在此论述的那样，定子360的连接 器接线端390从外壳392延伸。
在一个实施例中，立柱350的孔354可以接收安装轴以将定子360 定位和固定在电动机壳中。外壳392还可包括定位销356，定位销356 可用于进一步将定子360定位在电动机壳中。
在一个实施例中，外壳392由热固材料构成。如在此论述的那样， 外壳392的热固材料可以通过包覆成型工艺提供。当在此使用时，热 固材料包括那些聚合材料，这些聚合材料一旦通过受热和压力形成从 而形成交联聚合物基体就不能通过进一步应用热和压力进行重新处 理。如此处提供的那样，热固材料可以由热固前体的聚合和交联构成。 这种热固前体可以包括一或多种液体树脂热固前体。在一个实施例中， 液体树脂热固前体包括那些在固化阶段的树脂。在固化阶段中的树脂 的特征包括在77下处测量时在1000到500000厘泊的粘度(Handbook of Plastics and Elastomers, Editor Charles A. Harper, 1975 )。
在此处所述的实施例中，液体树脂热固前体可以从不饱和聚酯、 聚氨酯、环氧、环氧乙烯酯、酚醛、硅酮、醇酸树脂、烯丙基类、乙 烯基酯、呋喃、聚酰亚胺、氰酸酯、双马来酰亚胺、聚丁二烯和聚醚 酰胺中选取。可以理解，热固前体可以通过由热、压力、催化剂和/ 或紫外线启动的聚合反应形成热固材料。
可以理解，本公开的实施例中使用的热固材料可以包括非导电加 固材料和/或添加剂例如非导电填料、纤维、固化剂、抑制剂、催化剂 和韧化剂(例如，弹性体)，以及其它，从而实现希望的物理、机械 和/或热性能的组合。
非导电加固材料可以包括纺织和/或无纺织纤维材料、微粒材料和 高强度电介质材料。非导电加固材料的实例可以包括但是并不限于包 括玻璃纤维变体在内的玻璃纤维、合成纤维、天然纤维和陶瓷纤维。
非导电填料包括添加到热固材料的基体以改变其物理、机械、热 或电性能的材料。这种填料可以包括但是并不限于非导电有机和无机 材料、粘土、硅酸盐、云母、滑石、石棉、橡胶、细粒和纸，以及其 它。
在附加的实施例中，液体树脂热固前体可以包括Dayton Ohio的 Kurz-Kasch Company以商标"Luxolene，，出售的聚合材料。
图4显示了依照本公开的一个实施例的电动机401的一个实施例。 如图所示，电动4几401包括电动机壳403、如在此论述的定子460和 转子405。为了易于说明，电动机401的其它部件并未显示在图4中， 但是本领域的技术人员可以理解在电动机设计中的部件位置和功能。
在一个实施例中，电动机401的电动机壳403具有足以接收和容 纳定子460和转子405的内部空间。定子460可以固定地布置在电动 机壳403的内部空间中，且转子405邻近定子460放置并且可旋转地 连接在电动机壳403的内部空间中。如图所示，转子405具有延伸经 过定子460的环形表面的轴407。轴407还支撑位于定子460的任一 侧上的转子盘409。每个盘均由透磁材料制成并且具有导电材料的内 表面或具有可以充当转子绕组的导电路径的内表面。
在一个实施例中，轴407可以由非透磁材料构成。这样，就可以 减小从转子盘之一到另一个转子盘的磁链路径并且磁路包含在盘和定 子电极内。通过选择这种轴材料，可以减少边缘通量和损耗。在一个 实施例中，轴由奥氏体不锈钢制成，不过也可以使用其它非透磁材料。
用于形成在此所述的定子和定子的各个部件的方法和工艺作为本 公开的非限制性实例提供。可以理解，存在多种可以用于形成定子的 包覆成型部件的模塑工艺。这种模塑工艺的实例可以包括树脂传递模 塑、压缩模塑、传递模塑和注射模塑，以及其它。也可以在转让给
Delaware Capital Formation并且在_提交的申请序列号为_名
称为—的公开未审的美国申请中找到有用的模塑工艺，该申请全文包 含在此作为参考。
图5显示了用在模塑工艺中以形成本公开的定子实施例的成型工 具的实施例。用于模塑定子的工艺包括向成型工具提供热固材料，这 样当热固材料固化时，它就会封装定子。
下面的说明提供了用于依照在此描述的示教形成包覆成型定子的 工艺的实例。在下文的说明中， 一些结构特征得到描述但是并未显示 在图5的实施例中。因此，在结构特征被描述但是未显示处，说明将
参见图l和图2中所示的实施例。
可以理解，定子可以布置在成型工具内部并且热固材料可以提供 给成型工具以封装定子。在一个实施例中，热固材料可以供给到成型 工具以完全封装定子，其中定子可以在被热固材料封装之前放置在定 子外壳内部。
图5显示了用于封装依照本公开的实施例的定子的成型工具的一 个实例。在一个实施例中，成型工具515包括两个半模517。每个半 模均包括壁，壁具有表面，表面界定了模腔体积519以在包覆成型之 前容纳定子。例如，模腔519可以包括圆周壁521，圆周壁521径向 布置以界定容纳定子的体积，如图2所示。
在一个实施例中，半模的壁还包括槽延伸部523，槽延伸部523 沿着半模517的表面延伸以接收定子的连接器接线端，如上文相对于 图2和图3所述。槽延伸部523密封地设计来接收连接器接线端，连 接器接线端经过以到达成型工具515的外部。槽延伸部523形成不透 水和在压力下不渗透的密封以防止热固材料在模塑过程中通过槽延伸 部523从成型工具515排出。
成型工具515还包括延伸穿过至少一个半模517的模具端口 525。 模具端口 525提供适当的连接来在模塑过程中将热固材料供给到成型 工具515的内部。成型工具515还包括定位销527，定位销527有助 于将定子置于成型工具515内并且使半模517对准。可以理解，成型 工具具有定位凹座529，定位凹座529在半模517闭合时对准并且容 纳定位销527。在一个实施例中，模腔体积519内的定位销527可以 由定子框架立柱的一个或多个孔容纳。
可以理解，成型工具515还可以设计成包括用于中心柱531的定 位件(register)。中心柱531包括具有外表面533的圆柱形形状，外 表面533有助于在热固材料供给到成型工具515时界定定子的环形表 面。在中心柱531已经在成型工具515内对准之后，成型工具515闭 合以形成不透水并且在压力下不渗透的密封，然后就可以提供热固材 料。
在一个实施例中，定子的立柱也可以有助于相对于界定了模腔体
积519的壁放置定子的框架和线圏。例如，立柱可以配置成延伸超过 第一和第二平面表面预定的距离。类似地，界定了模腔的表面可以配
置成一旦半模517闭合就会邻接立柱并且向立柱施加压力。在一个实 施例中，定位销527和模腔体积519的表面可以防止包覆成型材料填 充立柱的孔。压力还有助于将定子稳定在模腔体积519内部。 一旦半 模517已经闭合在定子上，立柱就将线圏和定子的其它结构置于与界 定模腔体积519的表面相距预定距离处。这些预定距离又会界定封装 定子的外壳的厚度。
在附加的实施例中，界定模腔体积519的表面还包括位于两个半 模517上的稳定销535。如图所示，稳定销535从与线圏的第三平面 表面相邻的区域中界定模腔体积519的表面延伸。在一个实施例中， 稳定销535可以在压力下邻接和保持线圏的绕组以确保线圏在模塑过 程中不会移动。
提供热固材料包括在低压下将热固前体(例如，低粘度热固前体) 和催化剂(可选)注射到模型中以填充模腔体积519,这样热固材料 就会封装除了由此延伸的连接器接线端之外的定子。因为热固前体可 以包括较低的粘度，所以热固前体可以基本上填充由定子的各个表面 限定的空间，例如在绝缘导线之间和围绕绝缘导线的空间、在槽和凹 槽内的空间和在圆周壁的内表面和定子的线圏之间的空间，以及其它 空间。因此能够施加热和压力以固化热固前体从而形成包覆成型的定 子。也可以使用后固化工艺。在固化后，包覆成型的定子就可以从成 型工具515中移除。
将定子封装(例如，完全封装)在热固材料内可以提供由此的改 进的热传递特征。例如，封闭绝缘导线的热固材料用来有效地将热远
隙。另外，定子的各个部分可以通过完全封装而紧密地固定在一起。 例如，包套用来将绝缘导线固定到定子部分上以防止导线的运动。例
如
彼此的运动。这种特征可以降低定子的成本，因为定子不需要定子环， 即现有技术中用于使环形部分彼此固定的定子的公共部分。
图6显示了依照本公开的一个实施例的绕组心轴651的一个实施 例。在一个实施例中，绕组心轴651允许从邻近长度的导线缠绕多个 线圏。在一个实施例中，来自邻近长度的导线的绕组线圏允许多个线 圏串连连接而不需要电连接线圏的初始引线段或终止引线段。可以理 解，使用绕组心轴651可以形成两个或多个串连的线圏。
如图所示，绕组心轴651包括绕组槽653。在一个实施例中，绕 组槽653可以容纳用于线圏绕组的导线655。当绕组心轴651沿657 旋转时，导线655可以供给到绕组槽653中。当线圏完成时，导线655 可以延伸至相邻的绕组槽653。因此能够缠绕串连线圏中的下一个线
在一个实施例中，绕组心轴651包括确定导线在相邻线圏之间延 伸长度的垫片659。垫片659可以选取成提供导线在串连的相邻线圏 之间的预定长度。可以理解，导线的预定长度可以是围绕定子框架的 线圏配置的函数。
绕组心轴651还可包括与绕组槽653相邻的枢转立柱671。在一 个实施例中，枢转立柱671提供了一个由导线655围绕的位置， 一旦 完成线圏，导线655就可以转动并且延伸至相邻的绕组槽653。另外， 枢转立柱671还可以提供一个位置以在对线圏开始缠绕过程之前使导 线655邻近绕组槽653固定。枢转立柱671也可以提供一种导向装置 从而将导线655的连接段的位置置于线圏之间。
在一个实施例中，绕组心轴651可以提供绕组槽653以生成六(6 ) 个串连的线圏。可以理解，如果需要的话，多于六个线圏的可以串连 缠绕。另外，线圏的导线也可以在绕组心轴651上在原地结合。
图7提供了依照在此讨论的方法串连连接的线圏762的图示。然 后线圏762可以弯曲以形成线圏的第一和第二部分776、 778，如在此 讨论的那样。在一个实施例中，第一和第二部分776、 778可以通过将 弯部786形成到线圏762中形成。
在一个实施例中，弯部786可以通过使用压床操作形成。例如， 线圏762在最初形成时可以没有弯部786。换句话说，线圏762被缠 绕从而具有公共的平面配置。然后线圏762就能放入板中，板具有界 定了将被形成到线圏762中的弯部的位置和配置的表面形状。板设置 在压床中。然后将线圏762放置在板中。然后压床用于将板挤压在一 起，因此使线圏762变形，从而形成弯部786。可以理解，用于形成 弯部786的其它工艺也是可能的，包括在缠绕过程自身中形成弯部。
尽管上文已经显示并且详细描述了本公开，但是本领域的技术人 员应当理解，可以不脱离本公开的精神和范围而做出各种变化和改进。 同样地，前面的说明中所述的和附图仅仅是作为实例而非限制提供的。 本公开的实际范围预计将由下面的权利要求限定，并且保护与这些权 利要求相等的全部范围。
例如，图8显示了用于依照本公开的实施例的定子绕组的框架800 的实施例。如图所示，该框架包括毂802、间隔构件832和轮缘834， 如在此讨论的那样。如图所示，轮缘834的支撑凸耳836可以包括由 从支撑凸耳836延伸的壁限定的凸起875。凸起875有助于接收框架 800中设置的线圏绕组并且有助于保持其相对位置。
在一个实施例中，凸起875的壁可以在支撑凸耳836之上或之下 相对于中心轴818平行延伸。凸起875的方向可以取决于支撑凸耳836 中将要接收线圏的侧面。可以理解， 一个或多个支撑凸耳836可以具 有凸起875。图8还显示了间隔构件832和轮缘834还可以包括用于 接收定子的各个部件(例如，线圏)的通道877、切口 879和/或脊881。 另外，图8提供了其中间隔构件832包括相对于间隔构件832的剩余 段的锥形段883。
另外，本领域的普通技术人员通过阅读和理解本公开将会理解， 对于此处所述本公开的其它变化也可以包括在本公开的范围中。
权利要求
1.一种用于定子绕组的框架，包括包括转子接触面、第一绕组导向件和第二绕组导向件的毂，所述第一和第二绕组导向件与转子接触面相对并且相对于彼此径向交错预定的角度；连接到所述毂上并由此径向延伸的间隔构件；连接到间隔构件上并且相对于毂环形地放置的轮缘；和置于轮缘上的立柱，其中立柱、第一绕组导向件和第二绕组导向件接收导线的定子绕组。
2. 如权利要求l所述的框架，其中第一绕组导向件和第二绕组导 向件包括壁，所述壁界定了具有第一端和第二端的曲线表面。
3. 如权利要求2所述的构架，其中预定的角度使相邻第一绕组导 向件的第一端和第二端置于第二绕组导向件的第一端和第二端之间。
4. 如权利要求3所述的构架，包括从第一绕组导向件延伸至相邻 第二绕组导向件的第一端和第二端并且从第二绕组导向件延伸到相邻 第一绕组导向件的第一端和第二端的凸耳。
5. 如权利要求2所述的构架，其中间隔构件从与相邻第一绕组导 向件和相邻第二绕组导向件的第一端和第二端邻近的位置径向延伸。
6. 如权利要求2所述的的构架，其中曲线表面是凹入的，具有相 对于第一端和第二端的底部，且第一和第二绕组导向件的第一端和第 二端比曲线表面的底部更加远离毂的中心轴线。
7. 如权利要求l所述的框架，其中轮缘包括支撑凸耳，所述支撑 凸耳具有两个或多个部分，每个部分均具有界定了环绕毂的导线导槽 的表面。
8. 如权利要求l所述的框架，其中立柱从轮缘垂直地延伸。
9. 一种定子，包括包括转子接触面、第一绕组导向件和第二绕组导向件的毂，所述 第一和第二绕组导向件与转子接触面相对并且相对于彼此径向交错预定的角度；相对于毂环形地放置的轮缘； 置于轮缘上的立柱；和导线绕组，所述导线绕组围绕至少一部分立柱并且邻近毂的第一 绕组导向件和第二绕组导向件以形成交流电动机的线圏。
10. 如权利要求9所述的定子，其中每个立柱的预定部分在轮缘 上方和下方延伸以接收导线绕组。
11. 如权利要求10所述的定子，其中导线绕组围绕邻近立柱在轮 缘上方并且在第一绕组导向件旁延伸，并且导线绕组围绕邻近立柱在 轮缘下方并且在第二绕组导向件旁延伸以形成交流电动机的线圏。
12. 如权利要求11所述的定子，其中线圏的第一部分共享第一公 共径向平面和第二公共径向平面，并且线圏的第二部分共享不同于第 一和第二公共径向平面的第三公共径向平面。
13. 如权利要求9所述的定子，其中每个线圏均包括初始引线段 和终止引线段，终止引线段至少部分地包含在轮缘内并且连接到连接 器接线端上来在单相配置和多相配置之一中操作定子。
14. 如权利要求13所述的定子，包括封装毂、轮缘、立柱和导线 绕组的外壳，其中连接器接线端从外壳延伸。
15. 如权利要求14所述的定子，其中外壳是热固材料，所述热固 材料由液体树脂热固前体形成，所述液体树脂热固前体从不饱和聚酯、 聚氨酯、环氧、环氧乙烯酯、酚醛、硅酮、醇酸树脂、烯丙基类、乙 烯基酯、呋喃、聚酰亚胺、氰酸酯、双马来酰亚胺、聚丁二烯和聚醚 酰胺中选取。
16. 如权利要求9所述的定子，包括从毂连接到轮缘上并由毂径 向延伸到轮缘上的间隔构件。
17. —种电动机，包括 具有内部空间的电动机壳；固定地布置在电动机壳的内部空间中的定子，该定子包括 包括转子接触面、第一绕组导向件和第二绕组导向件的毂，所述第一和第二绕组导向件与转子接触面相对并且相对于彼此径向交错预定的角度；相对于毂环形地放置的轮缘； 置于轮缘上的立柱；导线绕组，所述导线绕组围绕至少一部分立柱并且邻近毂的第一 绕组导向件和第二绕组导向件以形成电动机的线圏；和连接到绕组上用于通过线圏提供电势来操作电动机的连接器接线 端；和邻近定子放置并且可旋转地连接在电动机壳的内部空间中的转子。
18. 如权利要求17所述的电动机，其中轮缘包括支撑凸耳，支撑 凸耳具有两个或多个部分，每个部分均具有界定了环绕毂的导线导槽 的表面，并且其中每个线圏均包括初始引线段和至少部分地包含在导 线导槽内的终止引线段。
19. 如权利要求18所述的电动机，其中每个线圏的初始引线段和 终止引线段连接到连接器接线端上以在单相配置和多相配置之一中操 作电动机。
20. 如权利要求17所述的电动机，包括封装毂、轮缘、立柱和导 线绕组的外壳，其中连接器接线端从外壳延伸。
21. 如权利要求20所述的电动机，其中外壳是热固材料，所述热 固材料由液体树脂热固前体形成，所述液体树脂热固前体从不饱和聚 酯、聚氨酯、环氧、环氧乙烯酯、酚醛、硅酮、醇酸树脂、烯丙基类、 乙烯基酯、呋喃、聚酰亚胺、氰酸酯、双马来酰亚胺、聚丁二烯和聚 醚酰胺中选取。
全文摘要
本发明提供了用于电动机定子的设备和方法。用于定子的一个实施例包括用于定子绕组的框架，框架包括毂、间隔构件、轮缘和用于接收并且放置定子线圈绕组的立柱。向定子提供热固材料以封装定子。
文档编号H02K3/46GK101208850SQ200680022101
公开日2008年6月25日 申请日期2006年6月19日 优先权日2005年6月20日
发明者A·丘贡诺夫, G·F·格拉斯, S·H·珀维内斯 申请人:库尔茨-卡施公司